專利名稱：一種鎳基非晶合金涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及Ni基非晶合金，特別提供了一種制備非晶合金涂層的技術(shù)方法，以及使非晶合金的優(yōu)異性能得以在工業(yè)中應(yīng)用的思路。
背景技術(shù)：
自從非晶合金被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能，引起了人們的極大關(guān)注。尤其是20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于具有高玻璃形成能力的大塊非晶的出現(xiàn)，更是如此。但是，非晶合金由于不存在晶體缺陷，如晶界和位錯(cuò)，在變形時(shí)不像傳統(tǒng)合金那樣發(fā)生加工硬化，而會(huì)發(fā)生單一剪切帶的開(kāi)動(dòng)，未達(dá)到屈服極限時(shí)就發(fā)生脆性斷裂，造成災(zāi)難性的失效。這樣，非晶作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用受到了限制，因此，非晶作為涂層的應(yīng)用應(yīng)是一個(gè)最具前景的研究方向。此外，非晶合金具有好的耐磨耐蝕性能，這也支持了非晶合金作為表面應(yīng)用的可能。早期，人們用激光處理和濺射的方法制備非晶合金涂層，主要集中于二元合金及少數(shù)多元合金，但是，這些技術(shù)沒(méi)有利用最新發(fā)展起來(lái)的大塊非晶合金成分，并有其自身的局限性，應(yīng)用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備保護(hù)涂層的技術(shù)，該技術(shù)可能的應(yīng)用范圍更為廣泛，可以為制備非晶合金涂層提供一種很好的潛在方法和思路。
本發(fā)明提供了一種鎳基非晶合金涂層的制備方法，以非晶合金粉末為原料，采用超音速熱噴涂方法制備非晶合金涂層，其特征在于所述非晶合金粉末由下述元素和不可避免的雜質(zhì)組成，質(zhì)量百分比Zr27～29；Ti10～13；Si0.5～1；Sn4～6；Ni余量。
本發(fā)明鎳基非晶合金涂層，利用了最新發(fā)展起來(lái)的具有高的玻璃形成能力(～3mm)的Ni基大塊非晶合金成分。采用了最新發(fā)展起來(lái)的以空氣代替氧氣的超音速(High Velocity Air Fuel，HVAF)熱噴涂工藝，噴涂用粉末粒度為+16-45μm。由于在噴涂過(guò)程中的晶化和氧化，其非晶相含量約為40％～60％。
熱噴涂技術(shù)是工業(yè)上常用的一種制備保護(hù)涂層的技術(shù)，應(yīng)用范圍廣，并能充分利用最新發(fā)展起來(lái)的大塊非晶合金成分，因此，它是制備非晶合金涂層的一種很好的潛在技術(shù)。我們利用氣體霧化技術(shù)制備非晶合金粉末，然后用超音速熱噴涂的方法制備非晶合金涂層，并充分利用最新發(fā)展起來(lái)的具有高的玻璃形成能力的大塊非晶成分，發(fā)展工業(yè)用非晶合金涂層。之所以選擇超音速熱噴涂工藝，是因?yàn)槠渲苽涞耐繉又旅埽障堵实?，有利于涂層在水腐蝕介質(zhì)中的應(yīng)用。


附圖1為氣體霧化制備的Ni-Zr-Ti-Si-Sn非晶合金及超音速(HVAF)熱噴涂制備的涂層的X射線衍射結(jié)果；附圖2為涂層的截面掃描電鏡(SEM)圖；
附圖3為涂層和粉末的DSC圖；附圖4為涂層在0.05MH2SO4+0.05MNa2SO4水溶液中的極化曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1首先按所需成分用真空感應(yīng)熔煉的方法制得母合金，合金成分為Ni53.53Zr28.2Ti11.9Si0.86Sn5.51(wt.％)，將母合金放入霧化爐內(nèi)，由氣體霧化技術(shù)制備非晶合金粉末。其X射線衍射及DSC結(jié)果如圖1、3。由圖表明，粉末(＜50μm)為完全非晶態(tài)，涂層為部分非晶態(tài)。比較其晶化熱可得涂層中非晶相的含量約為40％～60％。
實(shí)施例2采用超音速(HVAF)熱噴涂工藝制備非晶合金涂層，噴涂用粉末粒度為+16-45μm。該工藝用空氣代替氧氣，降低了噴涂溫度，涂層無(wú)殘余應(yīng)力，涂層氧含量低。涂層的X射線衍射，截面的掃描電鏡(SEM)及DSC結(jié)果如圖1、2、3。由圖可見(jiàn)，涂層結(jié)構(gòu)致密，空隙率低。
實(shí)施例3用電化學(xué)方法測(cè)涂層的腐蝕性能，其極化曲線如圖4。，并與相應(yīng)的非晶帶和電鍍鉻樣品作了比較。由圖可見(jiàn)，涂層在該溶液中有好的鈍化行為，有較好的耐蝕性，其耐蝕性比非晶帶差，但比電鍍鉻樣品好。
實(shí)施例4首先按所需成分用真空感應(yīng)熔煉的方法制得母合金，合金成分為Ni56.9Zr27.5Ti10.3Si0.7Sn4.6(wt.％)，將母合金放入霧化爐內(nèi)，由氣體霧化技術(shù)制備非晶合金粉末。采用超音速(HVAF)熱噴涂工藝制備非晶合金涂層。
實(shí)施例5首先按所需成分用真空感應(yīng)熔煉的方法制得母合金，合金成分為Ni52.4Zr28.6Ti12.5Si0.9Sn5.6(wt.％)，將母合金放入霧化爐內(nèi)，由氣體霧化技術(shù)制備非晶合金粉末。采用超音速(HVAF)熱噴涂工藝制備非晶合金涂層。
權(quán)利要求
1.一種鎳基非晶合金涂層的制備方法，以非晶合金粉末為原料，采用超音速熱噴涂方法制備非晶合金涂層，其特征在于所述非晶合金粉末由下述元素和不可避免的雜質(zhì)組成，質(zhì)量百分比Zr 27～29；Ti 10～13；Si 0.5～1；Sn 4～6；Ni 余量。
2.按照權(quán)利要求1所述鎳基非晶合金涂層的制備方法，其特征在于所述非晶合金粉末用氣體霧化技術(shù)制備。
3.按照權(quán)利要求2所述鎳基非晶合金涂層的制備方法，其特征在于所述非晶合金粉末的粒度范圍為+16-45μm。
4.按照權(quán)利要求1所述鎳基非晶合金涂層的制備方法，其特征在于所制備的涂層中非晶相的含量為40％～60％。
5.按照權(quán)利要求1所述鎳基非晶合金涂層的制備方法，其特征在于所述超音速熱噴涂方法制備非晶合金涂層過(guò)程中，用空氣替代氧氣。
全文摘要
一種鎳基非晶涂層的制備方法，以非晶粉末為原料，采用超音速熱噴涂方法制備非晶涂層，其特征在于所述非晶粉末由下述元素和不可避免的雜質(zhì)組成，質(zhì)量百分比Zr 27～29；Ti 10～13；Si 0.5～1；Sn 4～6；Ni余量。本發(fā)明技術(shù)可能的應(yīng)用范圍更為廣泛，可以為制備非晶涂層提供一種很好的潛在方法和思路。
文檔編號(hào)C22C45/04GK1727513SQ20041002155
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者王愛(ài)萍, 王建強(qiáng), 常新春, 侯萬(wàn)良 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所